利用扩散相关光谱技术评估小鼠模型中的脑血流

摘要

来源：Brothers, R. O., 等。创伤性脑损伤后神经炎症与血流动力学反应的系统分析。J. Vis. Exp. (2022)

在本视频中，我们演示了使用扩散相关光谱技术在轻度创伤性脑损伤小鼠模型中测量脑血流的方法。

方案

所有涉及动物模型的操作均已通过当地机构动物护理委员会和 JoVE 兽医审查委员会的审核

1. 利用扩散相关光谱法评估脑血流量

1. DCS 数据采集
   1. 去除头皮上的毛发。由于 DCS 在无毛发干扰的情况下效果最佳，因此必须在实验开始前去除头部的毛发。通常在研究开始前 1-3 天进行脱毛。
      1. 使用 100% 氧气中含 4.5% 异氟烷对小鼠进行 45 秒诱导麻醉，随后以 1-2% 异氟烷维持麻醉。
      2. 剃除眼睛与耳朵之间的头部区域毛发，然后使用脱毛膏去除头部残余毛发，如 图 1 所示。
      3. 将动物置于加热垫上恢复麻醉状态，之后放回笼中。
   2. 使用 DCS 测量脑血流量。为尽量减少测量过程中的运动伪影，应在短暂异氟烷麻醉下对小鼠进行检测。
      注意：在整个测量过程中需目视监测呼吸频率及脚趾夹捏反应，并根据需要调整异氟烷浓度，以确保麻醉深度稳定。由于异氟烷具有已知的血管调节作用，麻醉深度的显著变化可能会影响血流。
      1. 使用 100% 氧气中含 4.5% 异氟烷诱导 45 秒，随后以 1.0-1.75% 异氟烷维持麻醉。通过脚趾夹捏无反应及正常呼吸（约 60-80 次/分钟）确认麻醉深度足够。
      2. 在稳定 2 分钟后，将 DCS 传感器轻柔地放置于右半球，使光学传感器的上边缘与眼睛后缘对齐，传感器侧面沿中线排列（图 1）。用手掌覆盖传感器以屏蔽室内光线。采集 5 秒数据（采样频率 1 Hz）。
      3. 将传感器重新放置于左半球，并采集 5 秒数据。
      4. 每侧半球重复测量 3 次，以消除组织表面下局部异质性的影响。
   3. 恢复
      1. 将小鼠从麻醉状态中移出，并放置于加热垫上。
      2. 待小鼠恢复翻正反射后，将其放回笼中。

结果

图 1： 通过扩散相关光谱法测量脑血流。 （A）将光学传感器手动轻置于麻醉小鼠右侧大脑半球上方，以测量血流。（B）右侧大脑半球上传感器的典型放置位置。传感器轮廓以虚线黑框表示，光源和探测光纤的位置分别以红色和蓝色圆圈表示。传感器的放置应使其短边与眼睛后缘对齐，长边与中线对齐。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
脱毛膏	Amazon	Nair
DiH<sub>2</sub>O	VWR	VWRL0200-1000
硬件自相关器板	www.correlator.com	Flex05-8ch
异氟烷 250 mL	MED-VET INTERNATIONAL	RXISO-250
Kimwipe（11.2 × 21.3 cm）	VWR	21905-026
实验室漩涡混合器	VWR	10153-838
LabView	National Instruments	LabVIEW
Luminex 200、HTS、FLEXMAP 3D 或 MAGPIX 配 xPONENT 软件	Luminex Corporation
R 编程语言
RStudio	www.rstudio.com
超声破碎仪
1 m 丙烯酸导管	McMaster-Carr	49035K85
4 通道光子计数雪崩光电二极管	Perkin-Elmer	SPCM-AQ4C-IO
400 µm 多模光源光纤	Thorlabs Inc.	FT-400-EMT
54 g 螺栓	Ace Hardware		0.95 cm 基本体直径，2 cm 头部直径，10.2 cm 长度
780 nm 单模检测光纤	Thorlabs Inc.	780HP
852 nm 长相干长度激光器	TOPTICA Photonics	iBeam smart